KR20150036001A - 건설기계용 유량 컨트롤밸브 - Google Patents

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Abstract

대형 굴삭기의 붐 다운 작동시에 유압탱크로 리턴되는 대 유량으로 인한 압력 손실을 줄이기 위한 건설기계용 유량 컨트롤밸브를 개시한다. 본 발명에 따른 건설기계용 유량 컨트롤밸브에 있어서, 붐 제1,2밸브블록에 각각 결합되며 절환시 제1,2유압펌프로부터 붐 실린더에 각각 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제1,2스풀과, 붐 업 구동시키기 위해 붐 제1,2스풀을 절환시킬 경우 제1,2유압펌프로부터의 작동유를 붐 제1,2스풀을 각각 경유하여 붐실린더의 라지챔버에 공급하되, 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 붐 제2스풀을 경유하여 붐 제1스풀의 절환에 의해 제1유압펌프로부터 붐실린더의 라지챔버에 공급되는 작동유에 합류시키는 붐 업용 유량조절수단과, 붐 다운 구동시키기 위해 붐 제1,2스풀을 절환시킬 경우 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 붐 제1,2스풀을 각각 경유하여 유압탱크로 리턴시키되, 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 붐 실린더의 스몰챔버측 작동유에 각각 재생유량으로서 합류시키는 붐 다운용 유량조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브를 제공한다.

Description

건설기계용 유량 컨트롤밸브{FLOW CONTROL VALVE FOR CONSTRUCTION MACHINERY}
본 발명은 건설기계용 유량 컨트롤밸브에 관한 것으로, 특히 대형 굴삭기의 붐 다운 작동시에 유압탱크로 리턴되는 대 유량으로 인한 압력손실을 줄일 수 있도록 한 건설기계용 유량 컨트롤밸브에 관한 것이다.
일반적으로, 중형 또는 대형 굴삭기의 유압시스템에 구비되는 컨트롤밸브는 붐 제1스풀 및 붐 제2스풀을 구성하여, 붐 업 작동시의 조작 성능을 확보하고, 붐 다운 작동시 대 유량 리턴에 따른 압력손실을 줄일 수 있다.
전술한 붐 제1스풀은 메인 스풀로서 사용되며, 붐 제2스풀은 보조 스풀로서 붐 업 작동시 합류용으로 사용된다. 한편 붐 다운 작동시에는 대 유량이 유압탱크로 리턴되므로, 붐 제1스풀 및 붐 제2스풀이 리턴통로 역할을 하게 된다.
한편, 붐 다운 작동과 함께 유압시스템 상류측의 아암, 버킷 등의 액츄에이터를 복합작동시킬 경우, 이들 액츄에이터용 스풀의 절환에 따라 유압펌프에서 유압탱크로의 언로딩 유량이 차단된다. 이로 인해 붐 업(boom up) 작동시에 유압펌프의 압력이 상승되며, 붐 다운(boom down) 작동시에 대 유량 리턴에 따른 과다한 압력 손실이 발생하여 에너지 손실을 초래하게 된다.
도 1에 도시된 종래 기술에 의한 건설기계용 유량 컨트롤밸브는,
제1유압펌프에 연결되는 붐 제1밸브블록(1)과,
붐 제1밸브블록(1)에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제1유압펌프(미도시됨)로부터 붐 실린더(미도시됨)에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제1스풀(2))과,
붐 제1스풀(2) 내부 일측에 장착되고, 붐 다운 작동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부를 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 재생유량으로서 합류시키는 포펫(37)과,
제2유압펌프에 연결되는 붐 제2밸브블록(50)과,
붐 제2밸브블록(50)에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제2유압펌프(미도시됨)로부터 붐 실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제2스풀(51)과,
붐 제1밸브블록(1)과 붐 제2밸브블록(50)사이에 개재되며, 붐 제2밸브블록(50)의 붐 제2스풀(51) 절환에 의해 제2유압펌프로부터 공급되는 작동유를, 붐 제1밸브블록(1)의 붐 제1스풀(2) 절환에 의해 제1유압펌프로부터 붐 실린더에 공급되는 작동유에 합류시키는 센터블록(40)을 구비한다.
이하에서, 전술한 컨트롤밸브에 의해 붐 업 작동을 설명한다.
붐 업 작동시키기 위해 리모트컨트롤밸브(RCV)를 조작하는 경우, 붐 업 파일럿 신호압이 파일럿 포트(5,5a)에 동시에 유입된다. 붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(5)에 입력되는 파일럿 신호압에 의해 붐 제1스풀(2)이 도면상, 우측 방향으로 절환된다(이때 붐 제1밸브블록(1) 일측면에 장착된 커버(4)에 내설되는 밸브스프링(3)은 압축력을 받게 됨).
이때, 제1유압펌프와 연통되는 펌프통로(6)의 작동유는, 플러그(9) 내부에 슬라이이딩 가능하게 결합된 포펫(7)을 도면상, 상방향으로 들어올린 후(이때 플러그(9)와 포펫(7)사이에 설치된 밸브스프링(8)은 압축력을 받게 됨), 브릿지 통로(10)에 이동된다.
브릿지 통로(10)에 이동된 작동유는 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(11)를 경유하여 통로(12)에 이동되므로, 홀딩밸브블록(15)과 홀딩포펫(13)사이에 설치된 밸브스프링(14)의 탄성력을 초과하여, 홀딩포펫(13)을 도면상, 상방향으로 들어올린다. 이로 인해 통로(12)의 작동유는 이와 연통되는 실린더통로(20)를 경유하여 붐 실린더의 라지챔버에 공급되어진다.
이때, 신장구동되는 붐 실린더의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는, 실린더포트(21)와, 통로(26)와, 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(42)를 차례로 경유하여 탱크통로(43)로 리턴된다.
전술한 탱크통로(43)로 리턴되는 유량에 의한 과도한 압력이 발생되는 경우, 붐 실린더로부터 리턴되는 유량을 실린더포트(21)에 설치된 릴리프밸브(22)에 의해 탱크통로(43)로 리턴시킴에 따라, 붐 실린더측 압력을 일정하게 유지할 수 있게 된다.
한편, 전술한 붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(5)에 파일럿 신호압이 유입되고, 이와 동시에 붐 제2밸브블록(50)의 파일럿 포트(5a)에 유입되는 파일럿 신호압에 의해 붐 제2스풀(51)이 도면상, 우측 방향으로 절환된다(이때 붐 제2밸브블록(50) 일측면에 장착된 커버(4a)에 내설되는 밸브스프링(3a)은 압축력을 받게 됨).
이때, 제2유압펌프와 연통되는 펌프통로(6a)의 작동유는 플러그(9a) 내부에 슬라이이딩 가능하게 결합된 포펫(7a)을 도면상, 하방향으로 가압하여 내린 후(이때 플러그(9a)와 포펫(7a)사이에 설치된 밸브스프링(8a)은 압축력을 받게 됨), 브릿지 통로(10a)에 이동된다.
브릿지 통로(10a)에 이동된 작동유는 절환된 붐 제2스풀(51)의 노치(11a)를 경유하여 통로(12a)에 이동된다. 이때 통로(12a)의 외측단이 플랜지(53)에 의해 막혀있는 상태이므로, 통로(12a)의 작동유는 이의 내측단 통로(52)를 통해 센터블록(40)측으로 이동된다. 즉 통로(52)의 작동유는 화살표 방향의 통로(a)를 경유하여 센터블록(40)의 포펫(44)을 도면상, 상방향으로 들어올린다(이때 센터블록(40)과 포펫(44)사이의 밸브스프링(45)은 압축력을 받게 됨).
이로 인해, 전술한 통로(52)에서 포펫(44)의 내부를 통과하는 작동유는, 화살표 방향의 통로(a)를 경유하여 붐 제1밸브블록(1)의 통로(23)에 공급되므로, 붐 제1스풀(2)의 절환에 의해 제1유압펌프로부터 통로(12)에 공급된 작동유와 합류된 후, 붐 실린더의 라지챔버에 공급된다.
이때, 중형 장비는 플랜지(53)에 의해 통로(12a)의 외측단을 차단하여 외부로의 붐 실린더의 라지챔버에 작동유 합류를 차단하고 있다. 반면에 대형 장비에서는 플랜지(53)를 제거하여 외부로의 붐 실린더의 라지챔버에 작동유를 합류시키도록 하고 있다.
이하에서, 전술한 컨트롤밸브에 의해 붐 다운 작동을 설명한다.
붐 다운 작동시키기 위해 리모트컨트롤밸브(RCV)를 조작하는 경우, 붐 다운 파일럿 신호압이 파일럿 포트(24,24a) 및 홀딩밸브블록(15)의 포트(16)로 동시에 유입된다. 붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(24)에 입력되는 파일럿 신호압에 의해 붐 제1스풀(2)이 도면상, 좌측 방향으로 절환된다(이때 붐 제1밸브블록(1) 일측면에 장착된 커버(4)에 내설되는 밸브스프링(3)은 압축력을 받게 됨).
이로 인해, 제1유압펌프와 연통되는 펌프통로(6)의 작동유는, 플러그(9) 내부에 슬라이이딩 가능하게 결합된 포펫(7)을 도면상, 상방향으로 들어올린 후(이때 플러그(9)와 포펫(7)사이에 설치된 밸브스프링(8)은 압축력을 받게 됨), 브릿지 통로(10)에 이동된다.
브릿지 통로(10)에 이동된 작동유는 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(25)를 경유하여 통로(26)에 이동되므로, 통로(26)와 연통된 실린더포트(21)를 경유하여 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되어진다. 이때 수축구동되는 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 붐 제1밸브블록(1)의 실린더통로(20)에 이동된다.
한편, 전술한 붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(24)에 붐 다운 파일럿 신호압이 유입되고, 이와 동시에 붐 제2밸브블록(50)의 파일럿 포트(24a)에 유입되는 붐 다운 파일럿 신호압에 의해 붐 제2스풀(51)이 도면상, 좌측 방향으로 절환된다(이때 붐 제2밸브블록(50) 일측면에 장착된 커버(4a)에 내설되는 밸브스프링(3a)은 압축력을 받게 됨).
이로 인해, 제2유압펌프와 연통되는 펌프통로(6a)의 작동유는, 플러그(9a) 내부에 슬라이딩 이동되는 포펫(7a)과 플러그(9a)사이에 설치된 밸브스프링(8a)의 탄성력을 초과하게 되므로, 펌프통로(6a)의 작동유에 의해 포펫(7a)을 도면상, 하방향으로 가압하여 내린 후, 브릿지 통로(10a)에 이동된다.
이때, 브릿지 통로(10a)에 이동된 작동유는, 브릿지 통로(10a)와 통로(26a)를 연통시킬 수 있는 통로가 형성되어있지 않아 통로(26a)에 이동되지 않게 된다. 이는 붐 다운 작동시에는 붐 실린더의 라지챔버의 대 유량이 유압탱크로 귀환되면서, 이와 동시에 붐이 자중에 의해 낙하되므로, 붐 제2밸브블록(50)측 작동유 공급이 더 이상 불필요하기 때문이다. 또한 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는, 플랜지(53)에 의해 통로(12a)의 외측단이 막혀 있어 붐 제2밸브블록(50)측으로 차단되어 있다.
이로 인해, 붐 다운 작동시, 굴삭기의 2개로 이뤄진 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 붐 제1밸브블록(1)의 실린더통로(20)에 모두 유입된다.
한편, 홀딩밸브블록(15)의 포트(16)에 유입되는 붐 다운 파일럿 신호압이 밸브스프링(19)의 탄성력을 초과하므로, 포트(16)에 유입되는 파일럿 신호압에 의해 스풀(18)을 도면상, 좌측 방향으로 절환시킨다.
이로 인해, 실린더통로(20)의 고압유는 홀딩포펫(13)의 오리피스(27)를 통과해 홀딩포펫(13)의 상부를 경유하여 통로(28), 스풀(18)의 노치를 차례로 경유하므로, 드레인 포트(17)를 통하여 일부 유량이 유압탱크로 드레인 된다. 이때 홀딩포펫(13) 상부의 작동유 압력은 저압 상태이므로, 실린더통로(20)의 고압유는 밸브스프링(14)의 탄성력을 초과하여 홀딩포펫(13)을 도면상, 상방향으로 들어올린다.
이로 인해, 실린더통로(20)의 작동유는 통로(12)와, 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(29)를 차례로 경유하여 통로(30)로 이동된다. 통로(30)에 이동된 작동유는, 붐 제1스풀(2)에 형성된 통로(36)를 경유하여 붐 제1스풀(2)의 내부에 축방향으로 형성된 통로(미도시됨)를 통해 밸브스프링(38)을 가압하게 되고, 이의 탄성력을 초과하게 되어 포펫(37)을 도면상, 우측 방향으로 절환시킨다. 이로 인해 통로(30)의 작동유 일부는 통로(39)를 통해 통로(26)의 작동유(붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 유량을 말함)에 재생유량으로서 합류된다.
또한. 통로(30)에 이동된 작동유 일부는 센터블록(40)의 통로(31)에 이동된 후, 붐 부스터 플러그(34) 내부에서 슬라이딩되는 부스터 포펫(32)을 지지하는 밸브스프링(33)의 탄성력과 균형을 이루게 된다. 통로(31)의 작동유 일부는 부스터 포펫(32)의 오리피스(46)를 통해 유출되어 탱크통로(35)로 리턴된다.
이때, 붐 실린더의 라지챔버측 압력이 밸브스프링(33)의 설정된 탄성력보다 클 경우, 부스터 포펫(32)을 도면상, 좌측 방향으로 절환시킨다. 이로 인해 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 탱크통로(35)로 모두 리턴 되어진다.
한편 붐 다운 작동시에 붐이 자중에 의해 낙하되므로, 부스터 포펫(32)에 의해 배압을 생성하여 붐 낙하속도를 제어할 수 있게 된다.
전술한 바와 같은 종래 기술의 유량 컨트롤밸브는, 2개로 이뤄진 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 유량이 모두 실린더통로(20), 노치(29), 통로(12), 통로(31), 부스터 포펫(32)을 순서대로 경유하여 탱크통로(35)를 통해 리턴된다.
특히, 대형 장비의 경우, 붐 다운 작동시에 2개의 붐 실린더의 라지챔버로부터 대 유량이 리턴되므로, 컨트롤밸브의 각각 통로, 스풀, 포펫 등을 경유하면서 과다한 압력 손실이 발생되며, 이로 인한 에너지 손실을 초래하게 된다.
또한, 압력 손실에 의한 발열 문제, 붐 다운 작동속도의 저하로 인해 연비 및 조작성이 떨어지는 문제점을 갖는다.
따라서 중,대형 장비에서는 붐 다운 작동시에 압력 손실이 발생되지 않고, 붐 다운 작동속도를 증대시킬 수 있는 유량 컨트롤밸브가 요구되어지고 있다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 대형 굴삭기의 붐 다운 작동시에 유압탱크로 리턴되는 유량을 분리 및 재생시켜 줄임에 따라, 과다한 압력 손실 발생에 의한 열 발생 또는 에너지 손실을 줄여 연비를 높일 수 있도록 한 건설기계용 유량 컨트롤밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 붐 자중으로 낙하에 따른 붐 다운 작동속도를 증대시켜 조작성을 향상시킬 수 있도록 한 건설기계용 유량 컨트롤밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따르면,
제1,2유압펌프로부터 유압 액츄에이터로 공급되는 작동유를 제어하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브에 있어서,
제1유압펌프에 연결되는 붐 제1밸브블록과,
제2유압펌프에 연결되는 붐 제2밸브블록과,
붐 제1밸브블록에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제1유압펌프로부터 붐 실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제1스풀과,
붐 제2밸브블록에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제2유압펌프로부터 붐 실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제2스풀과,
붐 업 구동시키기 위해 붐 제1,2스풀을 절환시킬 경우, 제1,2유압펌프로부터의 작동유를 붐 제1,2스풀을 각각 경유하여 붐실린더의 라지챔버에 공급하되, 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 붐 제2스풀을 경유하여 붐 제1스풀의 절환에 의해 제1유압펌프로부터 붐실린더의 라지챔버에 공급되는 작동유에 합류시키는 붐 업용 유량조절수단과,
붐 다운 구동시키기 위해 붐 제1,2스풀을 절환시킬 경우, 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 붐 제1,2스풀을 각각 경유하여 유압탱크로 리턴시키되, 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 붐 실린더의 스몰챔버측 작동유에 각각 재생유량으로서 합류시키는 붐 다운용 유량조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브를 제공한다.
전술한 붐 업용 유량조절수단은.
제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 절환된 붐 제2스풀을 경유하여 외부로 합류되어 붐실린더의 라지챔버에 공급되며, 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 붐 제2밸브블록에 설치된 포펫을 경유하여 붐 제1밸브블록 내부의 실린더통로에 연통되는 합류라인을 통해 공급되도록 하여, 제1유압펌프로부터 붐 제1스풀을 경유하여 붐 실린더의 라지챔버에 공급되는 작동유와 합류되되도록 구성된다.
전술한 붐 다운용 유량조절수단은,
붐 제1스풀을 절환시킬 경우, 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부를 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 재생용으로서 합류시키도록, 붐 제1스풀의 내부 일측에 장착되는 재생용 포펫과,
붐 제1밸브블록에 장착되며, 붐 다운 구동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 붐 제1스풀을 경유하여 유압탱크로 리턴시키는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 자중에 의해 붐 급낙하되는 것을 방지하도록 배압을 생성하여 붐 낙하속도를 제어하는 붐 부스터 포펫과,
붐 제2밸브블록에 장착되며, 붐 다운 구동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 붐 제2스풀을 경유하여 유압탱크로 리턴시키는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 자중에 의해 붐 급낙하되는 것을 방지하도록 배압을 생성하여 붐 낙하속도를 제어하는 붐 부스터 포펫을 구비한다.
전술한 붐 다운용 유량조절수단은,
붐 제1밸브블록측 붐 부스터 포펫의 입구측에 형성되는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부를 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 재생용으로서 합류시키는 블록재생포펫을 포함한다.
전술한 붐 제2밸브블록측 붐 부스터 포펫은,
붐 다운 구동으로 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 유압탱크로 리턴시킬 경우, 리턴되는 유량에 의한 과다한 압력 발생시 작동유를 유압탱크로 리턴시키는 릴리프밸브가 장착되는 위치에 장착된다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 중,대형 굴삭기의 붐 다운 작동시에 대 유량이 붐 제1밸브블록으로만 리턴으로 인한 과다한 압력 손실을 방지하고, 리턴되는 유량을 각각 재생시켜 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 각각의 붐 부스터 포펫은 붐 다운 작동속도를 증대시켜 조작성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기술에 의한 건설기계용 유량 컨트롤밸브의 단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계용 유량 컨트롤밸브의 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명〉
1; 붐 제1밸브블록
3; 밸브스프링
5; 파일럿 포트
7; 포펫
9; 플러그
11; 노치
13; 홀딩포펫
15; 홀딩밸브블록
17; 드레인포트
19; 밸브스프링
21; 실린더포트
25; 노치
27; 오리피스
29; 노치
31; 통로
33; 밸브스프링
35; 탱크통로
37; 포펫
39; 통로
43; 탱크통로
51; 붐 제2밸브블록
53; 플랜지
55; 실린더포트
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계용 유량 컨트롤밸브를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설기계용 유량 컨트롤밸브의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 유량 컨트롤밸브는,
제1,2유압펌프로부터 유압 액츄에이터로 공급되는 작동유를 제어하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브에 있어서,
제1유압펌프(미도시됨)에 연결되는 붐 제1밸브블록(1)과,
제2유압펌프(미도시됨)에 연결되는 붐 제2밸브블록(50)과,
붐 제1밸브블록(1)에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제1유압펌프로부터 붐 실린더(미도시됨)에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제1스풀(2)과,
붐 제2밸브블록(50)에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제2유압펌프로부터 붐 실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제2스풀(51)과,
붐 업 구동시키기 위해 붐 제1,2스풀(2,51)을 절환시킬 경우, 제1,2유압펌프로부터의 작동유를 붐 제1,2스풀(2,51)을 각각 경유하여 붐실린더의 라지챔버에 공급하되, 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 붐 제2스풀(51)을 경유하여 붐 제1스풀(2)의 절환에 의해 제1유압펌프로부터 붐실린더의 라지챔버에 공급되는 작동유에 합류시키는 붐 업용 유량조절수단과,
붐 다운 구동시키기 위해 붐 제1,2스풀(2,51)을 절환시킬 경우, 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 붐 제1,2스풀(2,51)을 각각 경유하여 유압탱크로 리턴시키되, 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 붐 실린더의 스몰챔버측 작동유에 각각 재생유량으로서 합류시키는 붐 다운용 유량조절수단을 포함한다.
전술한 붐 업용 유량조절수단은.
제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 절환된 붐 제2스풀(51)을 경유하여 외부로 합류되어 붐실린더의 라지챔버에 공급되며, 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 붐 제2밸브블록(50)에 설치된 포펫(56)을 경유하여 붐 제1밸브블록(1) 내부의 실린더통로(20)에 연통되는 합류라인(b)을 통해 공급되도록 하여, 제1유압펌프로부터 붐 제1스풀(2)을 경유하여 붐 실린더의 라지챔버에 공급되는 작동유와 합류되되도록 구성된다.
전술한 붐 다운용 유량조절수단은,
붐 제1스풀(2)을 절환시킬 경우, 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부를 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 재생용으로서 합류시키도록, 붐 제1스풀(2)의 내부 일측에 장착되는 재생용 포펫(37)과,
붐 제1밸브블록(1)에 장착되며, 붐 다운 구동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 붐 제1스풀(2)을 경유하여 유압탱크로 리턴시키는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 자중에 의해 붐 급낙하되는 것을 방지하도록 배압을 생성하여 붐 낙하속도를 제어하는 붐 부스터 포펫(32)과,
붐 제2밸브블록(50)에 장착되며, 붐 다운 구동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 붐 제2스풀(51)을 경유하여 유압탱크로 리턴시키는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 자중에 의해 붐 급낙하되는 것을 방지하도록 배압을 생성하여 붐 낙하속도를 제어하는 붐 부스터 포펫(32a)을 구비한다.
전술한 붐 다운용 유량조절수단은,
붐 제1밸브블록(1)측 붐 부스터 포펫(32)의 입구측에 형성되는 통로(61)에 장착되며, 붐 다운 구동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부를 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 재생용으로서 합류시키는 블록재생포펫(62)을 포함한다.
전술한 붐 제2밸브블록(50)측 붐 부스터 포펫(32a)은,
붐 다운 구동으로 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 유압탱크로 리턴시킬 경우, 리턴되는 유량에 의한 과다한 압력 발생시 작동유를 유압탱크로 리턴시키는 릴리프밸브가 장착되는 위치에 장착된다.
이하에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 건설기계용 유량 컨트롤밸브의 사용예를 설명한다.
전술한 컨트롤밸브에 의해 붐 업 작동을 설명한다.
붐 업 작동시키기 위해 리모트컨트롤밸브를 조작하는 경우 붐 업 파일럿 신호압이 파일럿 포트(5,5a)에 동시에 유입된다. 붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(5)에 입력되는 붐 업 파일럿 신호압에 의해 붐 제1스풀(2)이 도면상, 우측 방향으로 절환된다(이때 붐 제1밸브블록(1) 일측면에 장착된 커버(4)에 내설되는 밸브스프링(3)은 압축력을 받게 됨).
이때, 제1유압펌프와 연통되는 펌프통로(6)의 작동유는 플러그(9) 내부에 슬라이이딩 가능하게 결합된 포펫(7)을 도면상, 상방향으로 들어올린 후(이때 플러그(9)와 포펫(7)사이에 설치된 밸브스프링(8)은 압축력을 받게 됨), 브릿지 통로(10)에 이동된다.
브릿지 통로(10)에 이동된 작동유는, 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(11)를 경유하여 통로(12)에 이동된 후, 홀딩밸브블록(15)과 홀딩포펫(13)사이에 설치된 밸브스프링(14)의 탄성력을 초과하여, 홀딩포펫(13)을 도면상, 상방향으로 들어올린다. 이로 인해 통로(12)의 작동유는 이와 연통되는 실린더통로(20)를 경유하여 붐 실린더의 라지챔버에 공급되어진다.
이때 신장구동되는 붐 실린더의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는 실린더포트(21)와, 통로(26)와, 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(42)를 차례로 경유하여 탱크통로(43)로 리턴된다. 이때 리턴되는 유량에 의한 과다한 압력 발생시 통로(26)에 설치된 릴리프밸브(22)에 의해 작동유를 탱크통로(43)로 리턴시키는 구성은, 도 1에 도시된 것과 동일하다.
한편, 전술한 붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(5)에 붐 업 파일럿 신호압이 유입되고, 이와 동시에 붐 제2밸브블록(50)의 파일럿 포트(5a)에 유입되는 붐 업 파일럿 신호압에 의해 붐 제2스풀(51)이 도면상, 우측 방향으로 절환된다(이때 붐 제2밸브블록(50) 일측면에 장착된 커버(4a)에 내설되는 밸브스프링(3a)은 압축력을 받게 됨).
이때, 제2유압펌프와 연통되는 펌프통로(6a)의 작동유는, 플러그(9a) 내부에 슬라이이딩 가능하게 결합된 포펫(7a)을 도면상, 하방향으로 가압하여 내린 후(이때 플러그(9a)와 포펫(7a)사이에 설치된 밸브스프링(8a)은 압축력을 받게 됨), 브릿지 통로(10a)에 이동된다.
브릿지 통로(10a)에 이동된 작동유는 절환된 붐 제2스풀(51)의 노치(11a)를 경유하여 통로(12a)에 이동된다. 통로(12a)에 이동된 작동유는 홀딩블록(59)의 홀딩포펫(13a)의 입구측에 이동되므로, 홀딩밸브블록(15a)과 홀딩포펫(13a)사이에 설치된 밸브스프링(14a)의 탄성력을 초과하여 홀딩포펫(13a)을 도면상, 하방향으로 가압하여 내린다. 이로 인해 통로(12a)의 작동유 일부는 실린더포트(55)를 통해 외부에서 합류되어 붐 실린더의 라지챔버로 공급된다. 이때 붐 실린더의 스몰챔버로부터 귀환되는 작동유는 실린더포트(26a)를 통해 절환된 붐 제2스풀(51)의 노치(42a)를 경유하여 탱크통로(43a)로 각각 리턴된다.
한편, 전술한 통로(12a)에 이동된 작동유 일부는, 포펫(56)과 플러그(58)사이에 설치된 밸브스프링(57)의 탄성력을 초과하므로 포펫(56)을 도면상, 좌측 방향으로 가압한다. 이로 인해 통로(12a)의 작동유 일부는 통로(60)에 이동된 후, 화살표시방향으로 표기된 통로(b)를 경유하여 붐 제1밸브블록(1)의 실린더 통로(20)에 이동된다. 즉 붐 제2밸브블록(50)의 붐 제2스풀(51) 절환에 의해 제2유압펌프로부터 공급되는 작동유는, 붐 제1밸브블록(1)의 붐 제1스풀(2) 절환에 의해 제1유압펌프로부터 공급되는 작동유와 내부에서 합류되어 붐 실린더의 라지챔버에 공급된다.
전술한 바와 같이 대형 굴삭기의 붐 업 작동시, 붐 제1밸브블록(1)의 붐 제1스풀(2) 절환에 의해 제1유압펌프에서 공급되는 내부 작동유와, 붐 제2밸브블록(50)의 붐 제2스풀(51) 절환에 의해 제2유압펌프로부터 공급되는 내부 작동유 및 외부로 합류되어 공급되는 작동유를 분리하여 붐 실린더의 라지챔버에 공급하게 된다.
이로 인해, 붐 업 작동시 필요한 대 유량을 붐 제1밸브블록(1)으로만 라지챔버에 한 번에 공급함에 따라 발생되는 압력 손실을 줄일 수 있고, 도 1에 도시된 종래 기술의 센터블록(40)을 사용하지않고, 붐 제2밸브블록(50)에 내설된 내부 합류용 포펫(56)을 이용하므로 컨트롤밸브를 컴팩트하게 설계할 수 있다.
이하에서, 전술한 컨트롤밸브에 의해 붐 다운 작동을 설명한다.
붐 다운 작동시키기 위해 리모트컨트롤밸브를 조작하는 경우, 붐 다운 파일럿 신호압이 붐 제1,2밸브블록(1,50)의 파일럿 포트(24,24a)와, 붐 제1,2밸브블록(1,50)의 홀딩밸브블록(15,15a)의 포트(16,16a)에 동시에 유입된다.
붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(24)에 유입되는 붐 다운 파일럿 신호압에 의해 붐 제1스풀(2)이 도면상, 좌측 방향으로 절환된다(이때 붐 제1밸브블록(1) 일측면에 장착된 커버(4)에 내설되는 밸브스프링(3)은 압축력을 받게 됨).
이때, 제1유압펌프와 연통되는 펌프통로(6)의 작동유는, 플러그(9) 내부에 슬라이이딩 가능하게 결합된 포펫(7)을 도면상, 상방향으로 들어올린 후(이때 플러그(9)와 포펫(7)사이에 설치된 밸브스프링(8)은 압축력을 받게 됨), 브릿지 통로(10)에 이동된다.
브릿지 통로(10)에 이동된 작동유는, 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(25)를 경유하여 통로(26)에 이동되므로, 통로(26)와 연통된 실린더포트(21)를 경유하여 붐 실린더의 스몰챔버에 공급된다. 이때 수축구동된 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유는 붐 제1밸브블록(1)의 실린더통로(20)에 이동된다.
한편, 전술한 붐 제1밸브블록(1)의 파일럿 포트(24)에 붐 다운 파일럿 신호압이 유입되고, 이와 동시에 붐 제2밸브블록(50)의 파일럿 포트(24a)에 유입되는 붐 다운 파일럿 신호압에 의해 붐 제2스풀(51)이 도면상, 좌측 방향으로 절환된다(이때 붐 제2밸브블록(50) 일측면에 장착된 커버(4a)에 내설되는 밸브스프링(3a)은 압축력을 받게 됨).
이때, 제2유압펌프와 연통되는 펌프통로(6a)의 작동유는, 플러그(9a) 내부에 슬라이딩 이동되는 포펫(7a)과 플러그(9a)사이에 설치된 밸브스프링(8a)의 탄성력을 초과하게 되므로, 펌프통로(6a)의 작동유에 의해 포펫(7a)을 도면상, 하방향으로 가압하여 내린 후, 브릿지 통로(10a)에 이동된다.
이때, 브릿지 통로(10a)에 이동된 작동유는, 브릿지 통로(10a)와 통로(26a)를 연통시킬 수 있는 통로가 형성되어있지 않아 통로(26a)에 이동되지 않게 된다. 이는 붐 다운 작동시에는 붐 실린더의 라지챔버의 대 유량이 유압탱크로 귀환되면서, 이와 동시에 붐이 자중에 의해 낙하되므로, 붐 제2밸브블록(50)측 작동유 공급이 더 이상 불필요하기 때문이다.
한편, 홀딩밸브블록(15)의 포트(16)에 유입되는 붐 다운 파일럿 신호압이 밸브스프링(19)의 탄성력을 초과하므로, 포트(16)에 유입된 파일럿 신호압에 의해 스풀(18)을 도면상, 좌측 방향으로 절환시킨다.
이로 인해, 실린더통로(20)의 고압유는 홀딩포펫(13)의 오리피스(27)를 통과해 홀딩포펫(13)의 상부를 경유하여 통로(28), 스풀(18)의 노치를 차례로 경유하므로, 드레인 포트(17)를 통하여 일부 유량이 유압탱크로 드레인 된다. 이때 홀딩포펫(13) 상부의 압력은 저압 상태이므로, 실린더통로(20)의 고압유는 밸브스프링(14)의 탄성력을 초과하여 홀딩포펫(13)을 도면상, 상방향으로 들어올린다.
이로 인해, 실린더통로(20)의 작동유는 통로(12)와, 절환된 붐 제1스풀(2)의 노치(29)를 차례로 경유하여 통로(30)로 이동된다. 통로(30)에 이동된 작동유 일부는, 통로(30)와 연통된 통로(36)를 경유하여 붐 제1스풀(2)의 내부에 축방향으로 형성된 통로(미도시됨)를 통해 밸브스프링(38)을 가압하므로, 이의 탄성력을 초과하게 되어 포펫(37)을 도면상, 우측 방향으로 절환시킨다. 이로 인해 통로(30)의 작동유 일부는 붐 제1스풀(2)내부에 축방향으로 형성된 통로와, 통로(39)를 경유하여 통로(26)에 재생유량으로서 합류된다(즉 붐실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 합류됨).
이와 동시에 통로(30)에 이동된 작동유 일부는, 통로(31)와, 부스터 포펫(32) 입구측 붐 제1밸브블록(1)에 형성된 통로(61)를 경유하여 포펫(62)을 도면상, 우측 방향으로 절환시킨다(이때 포펫(62)과 플러그(64)사이에 설치된 밸브스프링(63)은 압축력을 받게 됨). 이로 인해 통로(61)의 작동유가 통로(26)에 이동되어 붐 실린더의 스몰챔버에 재생유량으로서 공급된다.
즉 붐 제1스풀(2) 내부에 결합된 포펫(37)에 의한 재생 및 붐 제1밸브블록(1)의 통로(61)에 결합된 포펫(62)에 의한 재생으로 2중 재생이 가능하므로, 유압펌프측에서 붐 실린더로 공급되는 유량을 줄일 수 있어 에너지 효율을 높이고, 붐 다운 작동속도를 증속시킬 수 있게 된다.
한편, 통로(30)에 이동된 작동유 일부는 붐 부스터 플러그(34)에 슬라이딩이동되는 포펫(32)을 지지하는 밸브스프링(33)의 탄성력과 균형을 이루게 된다. 이때 작동유 일부는 오리피스(46)를 통해 유출되어 탱크통로(35)로 귀환된다.
한편, 전술한 홀딩밸브블록(15a)의 포트(16a)에 붐 다운 파일럿 신호압이 유입되는 경우, 홀딩밸브블록(15a)에 내설된 밸브스프링(19a)의 탄성력을 초과하여 스풀(18a)을 도면상, 좌측 방향으로 절환시킨다. 이로 인해 실린더포트(55)의 고압유는 홀딩포펫(13a)의 오리피스(27a)를 경유하여 홀딩포펫(13a)의 내부로 유입되며, 작동유 일부는 통로(28a), 스풀(18a)의 노치를 차례로 경유하여 드레인포트(17a)로 드레인 된다.
이때, 도면상, 홀딩포펫(13a)하부측 압력은 저압상태를 유지하므로, 실린더포트(55)의 고압유는 밸브스프링(14a)의 탄성력을 초과하여 홀딩포펫(13a)을 도면상, 하방향으로 가압하여 내린다. 이로 인해 실린더포트(55)의 작동유는 통로(12a)와, 절환된 붐 제2스풀(51)의 노치(29a)를 경유하여 통로(31a)에 이동된 후, 붐 부스터 플러그(34a) 내부에 슬라이딩이동되는 포펫(32a)을 지지하는 밸브스프링(33a)의 탄성력과 균형을 이루게 된다. 이때 통로(31a)의 작동유 일부는 포펫(32a)의 오리피스(36a)를 통과하여 탱크통로(35a)로 귀환된다.
한편, 붐 실린더의 라지챔버에 외부 배관을 통하여 실린더포트(55)가 연통되도록 연결됨에 따라, 붐 실린더의 라지챔버의 압력에 따라 누유되는 것을, 붐 제1밸브블록(1)의 홀딩포펫(13)과 동일하게, 홀딩포펫(13a)과 홀딩밸브블록(15a)에 의해 붐 실린더의 드리프트 현상을 방지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 대형 굴삭기의 붐 다운 작동시, 2개의 붐 실린더의 라지챔버의 대 유량을 외부 배관을 통하여 각각의 붐 제1밸브블록(1)측 실린더포트(20) 및 붐 제2밸브블록(50)측 실린더포트(55)로 귀환된다. 이로 인해 붐 다운 작동시 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 대 유량이, 붐 제1밸브블록(1) 및 붐 제2밸브블록(50) 각각의 부스터 포펫(32,32a)을 경유하여 유량의 절반씩을 유압탱크로 리턴시킨다. 이로 인해 붐 다운 작동시 과다한 압력 손실 및 열 발생을 방지할 수 있고, 붐 실린더의 다운 작동시 원활한 작동속도를 확보할 수 있다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 중, 대형 굴삭기의 붐 다운 작동시 붐 실린더로부터 대 유량의 리턴으로 인한 과다한 압력 손실에 따른 발열 문제를 해소하고, 리턴되는 유량을 재생시켜 연비를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한 붐 다운 작동속도를 증대시켜 조작성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 제1,2유압펌프로부터 유압 액츄에이터로 공급되는 작동유를 제어하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브에 있어서:
    상기 제1유압펌프에 연결되는 붐 제1밸브블록과,
    상기 제2유압펌프에 연결되는 붐 제2밸브블록과,
    상기 붐 제1밸브블록에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제1유압펌프로부터 붐 실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제1스풀과,
    상기 붐 제2밸브블록에 슬라이딩 이동가능하게 결합되며, 붐 업 또는 붐 다운 작동시키기 위해 파일럿 신호압 공급에 의해 절환되어 제2유압펌프로부터 붐 실린더에 공급되는 작동유를 제어하는 붐 제2스풀과,
    붐 업 구동시키기 위해 상기 붐 제1,2스풀을 절환시킬 경우, 상기 제1,2유압펌프로부터의 작동유를 상기 붐 제1,2스풀을 각각 경유하여 붐실린더의 라지챔버에 공급하되, 상기 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 상기 붐 제2스풀을 경유하여 상기 붐 제1스풀의 절환에 의해 제1유압펌프로부터 붐실린더의 라지챔버에 공급되는 작동유에 합류시키는 붐 업용 유량조절수단과,
    붐 다운 구동시키기 위해 상기 붐 제1,2스풀을 절환시킬 경우, 상기 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 상기 붐 제1,2스풀을 각각 경유하여 유압탱크로 리턴시키되, 상기 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부는 상기 붐 실린더의 스몰챔버측 작동유에 각각 재생유량으로서 합류시키는 붐 다운용 유량조절수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 붐 업용 유량조절수단은.
    상기 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 절환된 상기 붐 제2스풀을 경유하여 외부로 합류되어 붐실린더의 라지챔버에 공급되며, 상기 제2유압펌프로부터의 작동유 일부는 붐 제2밸브블록에 설치된 포펫을 경유하여 상기 붐 제1밸브블록 내부의 실린더통로에 연통되는 합류라인을 통해 공급되도록 하여, 상기 제1유압펌프로부터 붐 제1스풀을 경유하여 붐 실린더의 라지챔버에 공급되는 작동유와 합류되되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 붐 다운용 유량조절수단은,
    상기 붐 제1스풀을 절환시킬 경우, 상기 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부를 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 재생용으로서 합류시키도록, 상기 붐 제1스풀의 내부 일측에 장착되는 재생용 포펫과,
    상기 붐 제1밸브블록에 장착되며, 붐 다운 구동시 상기 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 상기 붐 제1스풀을 경유하여 유압탱크로 리턴시키는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 자중에 의해 붐 급낙하되는 것을 방지하도록 배압을 생성하여 붐 낙하속도를 제어하는 붐 부스터 포펫과,
    상기 붐 제2밸브블록에 장착되며, 붐 다운 구동시 상기 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 상기 붐 제2스풀을 경유하여 유압탱크로 리턴시키는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 자중에 의해 붐 급낙하되는 것을 방지하도록 배압을 생성하여 붐 낙하속도를 제어하는 붐 부스터 포펫을 구비하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 붐 다운용 유량조절수단은,
    상기 붐 제1밸브블록측 붐 부스터 포펫의 입구측에 형성되는 통로에 장착되며, 붐 다운 구동시 상기 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유 일부를 붐 실린더의 스몰챔버에 공급되는 작동유에 재생용으로서 합류시키는 블록재생포펫을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 붐 제2밸브블록측 붐 부스터 포펫은,
    붐 다운 구동으로 상기 붐 실린더의 라지챔버로부터 귀환되는 작동유를 유압탱크로 리턴시킬 경우, 리턴되는 유량에 의한 과다한 압력 발생시 작동유를 유압탱크로 리턴시키는 릴리프밸브가 장착되는 위치에 장착되는 것을 특징으로 하는 건설기계용 유량 컨트롤밸브.
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